Durante décadas, la ciencia pudo registrar la actividad cerebral y estimular regiones enteras, pero tenía dificultades para distinguir qué células participaban en cada decisión, recuerdo o movimiento. La
El alcance de esta herramienta fue reconocido este 5 de octubre con el
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El recorrido que llevó al hallazgo comenzó a principios de los años 2000, cuando Hegemann y Nagel estudiaban la
“
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La técnica combina modificación genética y luz
La
En el caso de las neuronas, esa respuesta puede hacer que la célula dispare una señal eléctrica o que reduzca su actividad. Las canalrodopsinas, por ejemplo, permiten activar células con luz; otras opsinas se emplean para inhibirlas.
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Para llevar la luz al área de interés, los investigadores suelen usar fibras ópticas, LED implantables u otros dispositivos. La selección genética previa permite que el estímulo alcance a una población celular concreta, en vez de afectar indiscriminadamente a todas las neuronas de una zona.
Las proteínas sensibles a la luz surgieron del estudio de microorganismos
Las opsinas utilizadas en optogenética tienen antecedentes en microorganismos capaces de modificar el paso de iones a través de sus membranas cuando reciben luz.
Ese avance resolvió una dificultad central de la investigación cerebral:
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La estimulación durante el sueño permitió reforzar recuerdos en ratones
(Imagen Ilustrativa Infobae)
La consolidación de la memoria es uno de los procesos estudiados con esta tecnología.
El equipo siguió las denominadas ondas-ráfaga, señales eléctricas breves vinculadas con el traslado de información desde el hipocampo hacia la neocorteza.
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Los resultados también se registraron en ratones modificados para presentar déficits de memoria. El trabajo, no supone un tratamiento disponible para pacientes, pero permite identificar con mayor precisión los mecanismos que participan en la formación y recuperación de recuerdos.
El Alzheimer concentra estudios sobre circuitos, memoria y ritmos cerebrales
La investigación sobre la
El Alzheimer se asocia con la acumulación de beta-amiloide y proteína tau, además de alteraciones tempranas de las conexiones entre neuronas. La optogenética ayuda a estudiar esas fallas con precisión celular y temporal: permite activar, inhibir u observar redes implicadas en la memoria, sobre todo en el hipocampo, la corteza prefrontal y la corteza entorrinal.
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En modelos animales, distintos experimentos analizaron si la regulación de circuitos puede reducir déficits cognitivos. Algunos trabajos lograron restaurar parcialmente oscilaciones cerebrales vinculadas con la memoria, como los ritmos theta y gamma, o recuperar respuestas de conjuntos neuronales relacionados con recuerdos previamente aprendidos.
La revisión también recoge investigaciones que examinaron la actividad cerebral durante el sueño. En pacientes con Alzheimer suelen disminuir las ondas lentas del sueño no REM, un patrón asociado con la consolidación de la memoria. En ratones, la estimulación de determinados circuitos permitió modificar esas oscilaciones, aunque otros experimentos mostraron que una estimulación excesiva puede tener efectos contraproducentes sobre procesos vinculados con el amiloide.
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La posibilidad de convertir ese conocimiento en una terapia enfrenta obstáculos relevantes. Para actuar sobre el cerebro humano habría que introducir genes de opsinas de forma segura, dirigirlos al tejido adecuado y llevar luz a estructuras profundas como el hipocampo sin provocar daño térmico, infecciones ni respuestas inmunitarias.
La retina ofrece una vía más accesible para las aplicaciones clínicas
La aplicación terapéutica más avanzada de la optogenética se estudia en enfermedades de la retina. En la
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La estrategia consiste en incorporar opsinas a las células ganglionares para que puedan responder a estímulos luminosos y transmitir señales hacia el cerebro. Algunos proyectos combinan esta terapia génica con gafas equipadas con cámaras y sistemas que convierten la información visual en pulsos de luz.
Empresas como GenSight Biologics, Bionic Sight y Science han desarrollado ensayos y prototipos con ese objetivo. De acuerdo con un reporte de
El desafío es trasladar una herramienta de laboratorio a tratamientos seguros
Además de la memoria, la visión y el Alzheimer, la optogenética se aplica a estudios sobre dolor, ansiedad, adicción, sueño, movimiento y enfermedades neurológicas como el párkinson. Su principal aporte consiste en establecer con mayor claridad la relación entre la actividad de un circuito neuronal y una conducta o función biológica.
La técnica todavía tiene límites importantes fuera del laboratorio. Requiere modificar genéticamente las células objetivo y, en muchas aplicaciones cerebrales, colocar dispositivos que permitan suministrar luz a zonas profundas. Por ese motivo, la mayor parte de la evidencia proviene de animales y de estudios experimentales.
La retina, por su accesibilidad, concentra algunos de los ensayos en humanos más avanzados. En paralelo, el Nobel otorgado a Deisseroth, Hegemann y Nagel reconoce una herramienta que redefinió el estudio del cerebro y que continúa bajo evaluación para aplicaciones médicas.
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